Medición de la carga eléctrica y la masa del electrón
Un electrón no se puede colocar en una balanza. Su masa se obtiene midiendo por separado la magnitud de su carga eléctrica y su relación carga-masa (magnitud de la carga eléctrica÷masa).
Cambiar las condiciones:
Cambiar los valores con el control deslizante
磁場を切って電子を入れると、出口で直進時の位置から何mmずれるか？
電場と板の長さは同じ。速さ2倍で磁場を切ると、横ずれは最初の何倍か？
Explicar el fenómeno a partir de las ecuaciones
1El equilibrio entre las fuerzas eléctrica y magnética permite obtener la rapidez del electróne E=e v B⇒v=EB……
2Al desactivar el campo magnético, se plantea la ecuación de movimiento del electrón en cada direcciónm d²xdt²=0，m d²ydt²=e E……
3El tiempo de tránsito entre las placas permite calcular la desviación transversal a la saliday=½ (e Em)(ℓv)²……
4La desviación transversal permite obtener la relación carga-masa e/mem=2 y v²E ℓ²……
5Una gota de aceite en reposo en un campo eléctrico permite relacionar su carga eléctrica con su masaq E=M g……
6Al desactivar el campo eléctrico, la velocidad terminal de la gota de aceite permite obtener su radio y su masar=√(9 η vt2 ρ g)……
7Se mide la carga eléctrica de muchas gotas de aceiteq=n e……
8Al dividir la carga elemental entre la relación carga-masa, se obtiene la masa del electrónm=e ÷ (em)=9.11×10⁻³¹ kg……
Ampliación: tensión de aceleración y rapidez del electrón
9Obtener la rapidez de un electrón acelerado por una diferencia de potencial eléctrico½ m v²=e V……
Lo aprendido en este capítulo
La rapidez del electrón y su desviación transversal debida al campo eléctrico permiten obtener la relación carga-masa e/m, y el experimento de la gota de aceite permite obtener la carga elemental e. Al dividir e entre e/m, se obtiene la masa m del electrón.
9.11×10⁻³¹ kgMasa del electrón
Si el campo eléctrico y la longitud de las placas se mantienen, al duplicar la rapidez de entrada la desviación transversal se reduce a 1/4 de su valor y pasa a ser 0.88 mm.
En la vida cotidianaLos tubos de rayos catódicos de los televisores utilizaban campos eléctricos o magnéticos para desviar un flujo de electrones y dirigirlo hacia la pantalla.
Resumen detallado
La relación carga-masa del electrón se determinó utilizando un campo eléctrico y un campo magnético para que siguiera una trayectoria rectilínea y así obtener su rapidez. Después, se desactivó el campo magnético y se calculó la desviación de la trayectoria mediante las ecuaciones del movimiento de proyectiles. La carga elemental se determinó a partir del equilibrio de fuerzas sobre gotas de aceite y de la velocidad terminal que alcanzaban debido a la resistencia del aire. Ambos métodos se basan únicamente en la ecuación de movimiento y en las fuerzas que actúan. Incluso las propiedades de partículas invisibles pueden medirse a través de las fuerzas que experimentan.